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【発明の名称】 高位液面警報装置
【発明者】 【氏名】村石 明裕

【氏名】中越 浩之

【要約】 【課題】液体貯蔵タンク内に設置される高位液面警報装置において、アースワイヤを施工することなく、液面に帯電する電荷によって火花放電の危険性を回避することができるようにする。

【解決手段】本体と、タンクに貯蔵される液体の液面位が所定の高さ位置に達したことを検知するセンサと、前記センサを前記タンク内の所定の高さ位置に固定し本体に接続する垂直棒体とを有し、センサが液面位を検知することによって警報を発する高位液面警報装置であって、高抵抗放電棒が上記垂直棒体に固定され、前記液体の液面に帯電する電荷を、前記高抵抗放電棒に前記液体の液面が接することにより放電することができる高位液面警報装置による。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
本体と、タンクに貯蔵される液体の液面位が所定の高さ位置に達したことを検知するセンサと、前記センサを前記タンク内の所定の高さ位置に固定し本体に接続する垂直棒体とを有し、センサが液面位を検知することによって警報を発する高位液面警報装置であって、
高抵抗放電棒が上記垂直棒体に固定され、前記液体の液面に帯電する電荷を、前記高抵抗放電棒に前記液体の液面が接することにより放電することを特徴とする高位液面警報装置。
【請求項2】
高抵抗放電棒に液体の液面が接する位置は、センサよりも低い位置である請求項1記載の高位液面警報装置。
【請求項3】
上位高抵抗放電棒は、合成樹脂にカーボン粉体を混合してなる物質であることを特徴とする請求項1記載の高位液面警報装置。
【請求項4】
上位合成樹脂は、PTFE樹脂であることを特徴とする請求項3記載の高位液面警報装置。
【請求項5】
上記合成樹脂は、PFA樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の高位液面警報装置。
【請求項6】
上記高抵抗放電棒は、カーボン粉体の代わりに金属粉末を用いたものであることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の高位液面警報装置。
【請求項7】
上記高抵抗放電棒は、上記垂直棒体の側面に形成されているアースタブに固定されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の高位液面警報装置。
【請求項8】
上記高抵抗放電帽は、上記センサの先端に取付けた専用金具を介して固定されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の高位液面警報装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、液体貯蔵タンク内に設置される高位液面警報装置に関するもので、特に、アースワイヤを施工することなく、貯蔵される液体の帯電による火花放電事故を防止することができるようにしたものである。
【背景技術】
【0002】
高位液面警報装置は、タンク内に貯蔵する液体が、タンクの最上部に到達したことを検知し、溢水する危険があることを警報として発する装置である。液面の検知方式によって電磁フロート方式、超音波センサ方式などがある。また、その用途によって陸用備蓄タンク用、船舶用などがある。
【0003】
センサが貯蔵液体に接触して、液面位を検出する接触型高位液面警報装置は、船体に設置する場合、積荷である液体の帯電によって放電事故が発生しないように、液面を検知するために警報装置の先端部に取付けられたセンサ部分と、タンクを搭載している船底とをアースワイヤによって接続することが、事実上義務化されている。
【0004】
タンク内に貯蔵される液体は例えば、原油、ガソリン、植物油などの油脂類や、塩酸や硝酸などの化学薬品類などがあり、そのほとんどが絶縁性のものである。このような絶縁性の液体は、貯蔵タンクに流入する際に通過するポンプと配管による摩擦や、液体自体の揺れによって生じる摩擦によって静電気が発生し、液体が帯電する。このようにして液体に帯電した電圧は数千ボルト以上に達することがある。
【0005】
貯蔵タンクの側面や底面は接地電位であるから、タンク側面等の近くに位置する貯蔵液体に上記のような帯電は生じにくい反面、タンク側面等から遠い位置であるタンクの中央付近の貯蔵液体は帯電しやすくなる。
【0006】
図6に従来の接触型高位液面警報装置と、その貯蔵タンクへの設置状態の例を示す。図6において、接触型高位液面警報装置10(以下「装置10」という)は、本体1と、本体1に取付けられた垂直棒体2と、垂直棒体2の先端部に取付けられたセンサ3によって構成されている。センサ3が貯蔵液体30に接触したことを検知して、その信号を、垂直棒体2を通じて本体1に伝達することによって、液面位を検知して警報を発することができる。
【0007】
本体1は船体甲板20上に設置し、上記垂直棒体2は、船体甲板20の下の貯蔵タンクである船倉空間40にセンサ3を配置するために所定の長さを有している。図6は、本体1に2本の垂直棒体2が設置され、ぞれぞれの先端部にセンサ3を配置している例であるが、これは、液面位を複数段階で検知することで多段階に警報を発する為であって、装置1の構成はこれに限ることはない。
【0008】
図6において貯蔵液体30は、船底50から船倉空間40内の所定の液面位まで貯蔵されて、この貯蔵液体30の中央部分付近の液面に電荷30aが集中して帯電している。本体1は通常、センサ3が船倉空間40の水平面位置に対して中央部分に来るように設置される。そのため、液面位が上昇すると、電荷30aが集中している液面がセンサ3と接触することになる。電荷30aが集中して帯電している貯蔵液体30に、センサ3が接触した瞬間に大電流が流れる。この大電流は、センサ3、垂直棒体2を通じて、本体1の接地電位に向かって流れる。
【0009】
上記の帯電電圧は、数千ボルト以上に達することもあるので、センサ3と貯蔵液体30の間で火花放電が生じる危険性がある。貯蔵液体30には、可燃性の液体、または爆発性の高い液体が多く含まれているので、このような火花放電が生じると、爆発や発火といった重大な事故の原因となる。
【0010】
上記のような重大事故を防止するために、液面位に電荷30aが帯電することを予め防止するためのアースワイヤを施工する方法が周知である。アースワイヤは、上記垂直棒体2と船底50を接続する導体であって、本体1の接地電位と本体1の直下付近に相当する船底50の接地電位を同電位とすることで液面位に電荷30aが帯電することを防止する。
【0011】
アースワイヤは、図7に示すように垂直棒体2の側面に設けられているアースタブ4と、船底50に設けられているアース固定部材50aとの間を接続するように施工する。これによって、貯蔵液体30が船倉空間40に充填される際に帯電しても、アースワイヤ9を通じて、常に接地電位である船底に向かって帯電電荷が流れていくので、帯電電位が従来のように数千ボルトのような高電圧に達することは無く、そのため貯蔵液体30の液位が上昇してセンサ3に接触する際にも、大電流が本体1に向かって流れること無く、上記のような火花放電を防止することができる。
【0012】
しかし、上記のようにアースワイヤ9を施工すると、次のような技術的課題が生じる。例えば、装置10の定期点検や修理を行なうためには装置10を船体甲板20から取り外す必要がある。しかし、本体1を船倉空間40の外部(船体甲板20上)から取り外そうとしても、アースワイヤ9によってアースタブ4が船底50に固縛されているので取り外すことができず、先ず、作業員が船底50におりてアースワイヤ9をアース固定部材50aから取り外す必要が生じる。しかし、貯蔵液体30には、有害物質等が多く含まれている場合があるので、船倉空間40内に作業員が入る前には、船倉空間40内の液体を除去しかつ完全に洗浄して無害化する必要がある。このように、アースワイヤ9によって貯蔵液体30の帯電を防止しようとする構成においては、時間的にも経済的にも多大な負担が必要となる。
【0013】
また、特に船舶内の貯蔵タンクの場合、船体の動揺と共に貯蔵液体30が大きく動揺し、いわゆるスロッシングが生じる。このスロッシングの応力によって上記のアースワイヤ9が断裂することがある。このように、アースワイヤ9が断裂して船倉空間40内を浮遊すると、船倉空間40に設置されている図示しないポンプなどの、他の構造物が破損する怖れがある。また、アースワイヤによる帯電防止機能が働かなくなるため、火花放電による事故の心配も生じて来る。
【0014】
そこで、上記のような保守性の課題を解決し、新たな故障の原因を排除するためにアースワイヤ9を用いることなく貯蔵液体30の帯電による火花放電を防止する発明が知られている(特許文献1を参照)。
【0015】
【特許文献1】特開平08−159842号公報
【0016】
特許文献1に記載されている貯蔵液体の帯電による火花放電防止構造は、高位液面警報装置のセンサの先端に連結棒を設置し、この連結棒に所定の厚さを有する絶縁板を取付けることにより、センサと貯蔵液体の液面の間に放電最小距離の絶縁層を形成して、静電気による火花放電を防止するものである。ここで上記連結棒は、従来の垂直棒体2に相当する金属棒と連結している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
しかし、上記特許文献1記載の発明を用いても、貯蔵液体30に帯電した電荷による火花放電などを完全に防止することはできない。すなわち、上記発明は、円盤状の絶縁体によって静電気が放電される空隙を極めて小さくするものである。このような構造において、特に、船体に接地される貯蔵タンクで用いる場合には、船体の動揺によって貯蔵液体30が動揺し、液面が上記絶縁体の厚さを超えて直接金属棒に触れることがある。このような場合に火花放電が発生する可能性がある。また、貯蔵液体30の動揺によって、絶縁板に貯蔵液体30が衝突した衝撃によって薄い板状の部材である絶縁板が破損、または連結棒から脱落する危険性もある。即ち、絶縁板を用いて、センサ3と貯蔵液体30の間に放電不可能な絶縁層を形成するという上記方法は、構造上の課題を有している。
【0018】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、アースワイヤを設置することなく液面の帯電による火花放電現象を防止し、かつ、保守性に優れた高位液面警報装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明は、本体と、タンクに貯蔵される液体の液面位が所定の高さ位置に達したことを検知するセンサと、前記センサを前記タンク内の所定の高さ位置に固定し本体に接続する垂直棒体とを有し、センサが液面位を検知することによって警報を発する高位液面警報装置であって、高抵抗放電棒が上記垂直棒体に固定され、前記液体の液面に帯電する電荷を、前記高抵抗放電棒に前記液体の液面が接することにより放電することを主な特徴とする。
高抵抗放電棒に液体の液面が接する位置は、センサよりも低い位置にある。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、貯蔵タンク内の液面が上昇して高抵抗放電棒に液面が接すると、液面に帯電している電荷が高抵抗放電棒を通して徐々に放電され、貯蔵タンク内における火花放電を未然に防止することができ、爆発や発火といった重大事故が発生する可能性を回避することができる。また、アースワイヤによって高位液面警報装置を船体底部に固縛することがないので、保守作業性を失うことなく、アースワイヤの断裂による2次災害も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる高位液面警報装置の実施形態について説明する。
【0022】
図1は、本発明に係る高位液面警報装置の実施例の外観を示す図である。図1において、高位液面警報装置10は、装置本体1と、本体1の底面から所定の長さ下方に伸びた2本の垂直棒体2A,2Bと、各垂直棒体2A,2Bの下端に取り付けられることにより所定の高さ位置で液面位を検出するセンサ3A,3Bを有している。さらに、垂直棒体2Aの側面の、本体1とセンサ3Aの間に配置されているアースタブ4に、連結支持金具5を固定し、この固定した連結支持金具5の先端に、高抵抗放電棒6を固定してなる。一方の垂直棒体2Aは他方の垂直棒体2Bよりも長く、したがって、一方のセンサ3Aは他方のセンサ3Bよりも低い位置にある。センサ3Aは高位液面警報用、センサ3Bは溢れ出し警報用である。溢れ出し警報用センサ3Bを高位液面警報用センサ3Aと併設するか否かは任意である。センサ3A,3Bの検出方式は任意で、例えばフロート方式でもよいし超音波方式でもよい。図示の例は超音波方式で、上下に相対向する送信部と受信部を有し、送信部と受信部の間に液体が存在するとき、送信部から送信された超音波が液体中を伝搬して受信部に到達することにより、液面がセンサ3Aの位置に達したことを検出するようになっている。
【0023】
図2は、上記図1の点線で囲った垂直棒体2Aと高位液面警報用センサ3Aおよびこれに付随する構成部分を拡大した図である。図2において、高抵抗放電棒6は、圧接リング6aによって連結支持金具5に固定されている。連結支持金具5は、垂直棒体2Aの側面から一体的に突出したアースタブ4にボルトなどで固定されている。したがって、高抵抗放電棒6は、連結支持金具5によってアースタブ4に固定され、さらにアースタブ4を介して垂直棒体2Aに連結されている。連結支持金具5によってアースタブ4に固定された高抵抗放電棒6は、その先端(下端)がセンサ3Aよりも下方に位置し、貯蔵液体30の液面が上昇するとき、液面がセンサ3Aよりも高抵抗放電棒6の下端に先に接するように、所定の長さを有している。
【0024】
高抵抗放電棒6は、体積抵抗率が数100kΩcmから数MΩcm程度の範囲の抵抗体であって、その材料は、例えば、PTFE樹脂(Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene)に微量のカーボン粉体を混同させたものを素材とする。PTFE樹脂は、体積抵抗率が1016Ωcmから1017Ωcm程度であるので、ほとんど絶縁体といってよい物質である。また、カーボン粉体は、体積抵抗率が数100Ωcm程度の良導体であって、圧縮度合いや純度によって異なる。
【0025】
PTFE樹脂に微量のカーボン粉体を混合させることにより、体積抵抗率が数100kΩcmから数MΩcm程度の高抵抗放電棒6を得ることができる。
【0026】
図3に上記連結支持金具5の拡大図を示す。図3(a)は、図2に示したようにアースタブ4に固定するためのボルト固定部5dを有する平面部5aを正面から見た図であって、図3(b)は平面部5aを側面から見た図である。図3(a)に示すように、連結支持金具5は、上端部が平面部5a、それよりも下が円筒部5bとなっている。平面部5aの中央付近にボルト固定部5dである穴を有している。上記円筒部5bの外周に高抵抗放電棒6が嵌まるように、高抵抗放電棒6の少なくとも上端部分は円筒状に形成され、この高抵抗放電棒6の上記円筒部の内径は連結支持金具5の円筒部5bの外形よりわずかに大きくなっている。高抵抗放電棒6の外周には、上下2箇所に圧接リング6aが嵌められ、圧接リング6aがかしめられることにより、連結支持金具5の円筒部5bに嵌められた高抵抗放電棒6が連結支持金具5に固定されている。高抵抗放電棒6を固定する圧接リング6aをかしめた際に、高抵抗放電棒6が連結支持金具5に食い込んで高抵抗放電棒6が連結支持金具5に強固に固定されるように、かつ、高抵抗放電棒6が連結支持金具5から脱落しないように、連結支持金具5の圧接リング6aに対応する位置に周溝5cが形成されている。高抵抗放電棒6は垂直棒体2Aと平行に垂直方向に伸びている。
【0027】
図3(b)に示すように、上記連結支持金具5の平面部5aの上端には、アースタブ4の上端に係合することにより、ボルト等によってアースタブ4に固定した後に、ボルトを中心にして回転しないようにするための折り返し部5eを設けている。
【0028】
上記装置10を、貯蔵タンクに設置した状態を図4に示す。図4に示すように、装置10は、貯蔵タンクである船倉空間40内の所定の高さにセンサ3A,3Bが位置するように、本体1を船体甲板20上に設置する。垂直棒体2Aの側面に設けられているアースタブ4の上記連結支持金具5に高抵抗放電棒7が固定されている。貯蔵液体30の液面が上昇すると、液面はセンサ3Aに接触するよりも先に上記高抵抗放電棒6に接触し、液面に帯電している電荷30aを放電することができる。図4では、高位液面警報装置10の構成を重点的に説明するために、高位液面警報装置10の上下方向の寸法に対して、高位液面警報装置10から船底50までの寸法を極端に小さく描いてある。
【0029】
電荷30aによる帯電電位が5000ボルト、高抵抗放電棒6の体積抵抗率を500kΩcmとし、高抵抗放電棒6の圧接金具6から下の長さを200mm(抵抗値が10MΩ)とした場合、上記電位に帯電している液面が高抵抗放電棒6に接触した瞬間に0.5ミリアンペアの電流が流れることになる。瞬間電流が0.5ミリアンペア程度であれば、火花放電が生じることはない。
【0030】
0.5ミリアンペアの電流で放電が進行すると、電荷30aによる帯電電位は徐々に下がり、液面の電位は、最終的には接地電位になる。このように、アースワイヤを用いることなく高抵抗放電棒6を用いることによって、貯蔵液体30の液面に帯電した電荷30aをコロナ放電の原理により徐々に放電させることによって急激な火花放電を未然に防止することができ、爆発や発火といった重大事故の原因を排除することができる。
液面がさらに上昇してセンサ3Aの位置に達すると、センサ3Aが検出信号を出力し、検出信号は本体1に伝達される。本体1は検出信号を例えばコントロールルームに送信し、コントロールルームから高位液面警報が発せられる。この警報に基づきタンクへの液体の供給を停止させる。万が一警報を見逃すなどして液体供給が継続して行なわれたとすると、溢れ出し警報用センサ3Bが液面を検出して緊急警報を発する。
【0031】
以上説明した実施例によれば、従来のようなアースワイヤによって、装置1を船底に固縛する必要がないため、接触型高位液面警報装置の保守性が損なわれることなく、船体の動揺によるアースワイヤ破断や、これにより他の機器を傷つけるなどの問題も解決することができる。
【0032】
上記高抵抗放電棒6の材質に、PTFE樹脂ではなくPFA樹脂を用いても、同様の効果を発揮する高抵抗放電棒を得ることができる。カーボン粉体の代わりに同様の導電性物質である金属粉末を用いても、同様の効果を発揮する高抵抗放電棒を得ることが出来る。
【0033】
上記実施形態は、垂直棒体2に予め形成されているアースタブ4に連結支持金具5を固定することで高抵抗放電棒6を所定の位置に固定するものであるが、アースタブ4を用いることなく、高抵抗放電棒6を固定することができる。その実施形態について図5を用いて説明する。
【0034】
図5において、連結支持金具8は、平面部が円筒部に対して直角方向に延出しており、ボルト固定部8aである穴が穿設されている。センサ3の先端には、専用取付け金具7を取付け、これをボルト固定部8aに通して固定している。このように構成することによって、アースタブ4を有しない装置10であっても、高抵抗放電棒6を用いて、火花放電を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明にかかる高位液面警報装置は、劇薬などを貯蔵するタンクに設置することも可能であり、保守点検が容易であるという利点を活かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明に係る高位液面警報装置の実施例の外観を示す正面図である。
【図2】上記実施例の特徴部分を拡大して示す拡大正面図である。
【図3】上記実施例に用いられている連結支持金具の拡大正面図である。
【図4】上記実施例にかかる高位液面警報装置を貯蔵タンクに設置した状態を示す正面図である。
【図5】本発明にかかる高位液面警報装置の他の実施例の要部を示す正面図である。
【図6】従来の高位液面警報装置を貯蔵タンクに設置した状態で示す正面図である。
【図7】上記従来の高位液面警報装置にアースワイヤを施工した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【0037】
1 本体
2 垂直棒体
3 センサ
4 アースタブ
5 連結支持金具
6 高抵抗放電棒
6a 圧接金具
7 専用取付け金具
8 連結支持金具
10 装置
【出願人】 【識別番号】391014631
【氏名又は名称】ムサシノ機器株式会社
【出願日】 平成19年2月7日(2007.2.7)
【代理人】 【識別番号】100088856
【弁理士】
【氏名又は名称】石橋 佳之夫


【公開番号】 特開2008−191104(P2008−191104A)
【公開日】 平成20年8月21日(2008.8.21)
【出願番号】 特願2007−28428(P2007−28428)